Mô hình tính toán khắp nơi Ubiquitous computing

Mô hình tính toán khắp nơi Ubiquitous computing Mô hình tính toán khắp nơi Ubiquitous computing Mô hình tính toán khắp nơi Ubiquitous computing luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

NGUYỄN HỒNG MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HỒNG MINH CÔNG NGHỆ THƠNG TIN MƠ HÌNH TÍNH TỐN KHẮP NƠI (UBIQUITOUS COMPUTING) LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 2009-2011 HÀ NỘI – NĂM 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HỒNG MINH MƠ HÌNH TÍNH TỐN KHẮP NƠI (UBIQUITOUS COMPUTING) Chun ngành : CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ SỐ: CNTT09-103 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS NGUYỄN THÚC HẢI HÀ NỘI – NĂM 2011 LỜI MỞ ĐẦU Máy tính từ lâu gắn liền với sống người Trong thực tế thấy diện máy tính miêu tả là: kiến thức, ứng dụng thiết bị cơng nghệ số hóa sống thường ngày người giúp cho hoạt động người thuận tiện Trong thời buổi bùng nổ công nghệ thông tin vai trị máy tính khơng thể thiếu, đóng vai trị trung gian kết nối công việc, bạn bè, người thân đồng nghiệp Nắm bắt yêu cầu vai trò trên, nhà sản xuất xây dựng nhiều ứng dụng công nghệ để làm tăng thêm tiện ích máy tính tới sống người, mơ hình cơng nghệ tính tốn khắp nơi (Ubiquitous Computing) ví dụ điển hình Ubiquitous Computing (Ubicomp) mơ hình máy tính, sử lý thơng tin triệt để tích hợp đối tượng để đưa chúng vào hoạt động Trong trình hoạt động bình thường, cá nhân cách sử dụng nhiều máy tính tham gia tính tốn, tích hợp nhiều thiết bị hệ thống lúc Ubicomp biến máy tính thành đối tượng “biết suy nghĩ”, tự động liên lạc trao đổi với nhằm mang lại hiệu cao Đi vào vấn đề cốt lõi ta nhận thấy, tất mơ hình tính tốn khắp nơi chia sẻ tầm nhìn nhỏ, thiết bị chia sẻ phổ biến internet, phân bố tất hoạt động sống hàng ngày Ví dụ, Ubiquitous Computing mơi trường nước kết nối điều khiển ánh sáng hay làm nóng phịng điều chế Ubicomp tủ lạnh cảnh báo cho người dùng biết thực phẩm ôi thiu, hư hỏng Thế giới phát triển ngày nhanh gần gũi với tích hợp cơng 3T nghệ vào lĩnh vực sống, nhu cầu lớn cho nghiên cứu sáng tạo phát triển thành vấn đề khác tính tốn khắp nơi Mọi khía cạnh cách người dùng tương tác với công nghệ cơng nghệ nên đóng vai trị giới liên tục xem xét, sửa đổi, cập nhật quan niệm phát triển tính tốn khắp nơi Những thay đổi liên tục quan trọng cho -1- nhà nghiên cứu thực hành lĩnh vực để có tiến công nghệ lý thuyết Từ đánh giá nêu ta nhận thấy tính tốn khắp nơi vấn đề rộng chưa hệ thống hóa cách chi tiết cụ thể gây nhiều khó khăn trọng việc đưa giải pháp triển khai phương pháp cụ thể để đưa vào ứng dụng thực tế cách hiệu Xuất phát từ yêu cầu định lựa chọn đề tài “Mơ hình tính tốn khắp nơi với định hướng: Sử dụng cơng nghệ RFID hệ thống tính tốn khắp nơi” (Using RFID technology in ubiquitous computing systems) làm đề tài tốt nghiệp cá nhân 49T 49T Luận văn chủ yếu hệ thống hóa khái niệm Ubiquitous Computing đồng thời đề cập đến kiến trúc cơng nghệ cho tinh tốn khắp nơi Cấu trúc luận văn chia thành chương đó: Chương 1: Trình bày tổng quan tính tốn khắp nơi đề cập đến nội dung quan điểm số nhà khoa học hàng đầu mơ hình máy tính tương lai, số nghiên cứu tiêu biểu ban đầu tính tốn khắp nơi trung tâm nghiên cứu Xerox PARC, nghiên cứu triển khai Ubicomp… Chương 2: Trình bày kiến trúc cơng nghệ cho tính tốn khắp nơi Chương 3: Trình bày việc sử dụng cơng nghệ RFID mơ hình tính tốn khắp nơi Chương 4: Đề xuất giải pháp ứng dụng mô hình tính tốn khắp nơi dựa cơng nghệ RFID cho Thư viện Trường Dự bị Đại học Dân tộc Trung ương Nha Trang 45T Do hiểu biết, thời gian nghiên cứu hạn chế kính mong Thầy, Cơ bạn giúp đỡ đóng góp ý kiến để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng 10 năm 2011 -2- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN KHẮP NƠI 1.1 Giới thiệu: U U Công nghệ thông tin trải qua thay đổi lớn vài thập kỷ qua Đầu năm 1970 máy tính cỡ lớn mainframe thống trị lĩnh vực tính tốn nguyên tắc máy tính phục vụ đồng thời nhiều người sử dụng, tới năm 1980 máy tính bị loại bỏ thay máy tính cá nhân máy tính xách tay, điểm đáng lưu ý giai đoạn máy tính phục vụ người sử dụng, tới năm 1990 với phát triển mạnh mẽ công nghệ điện tử bán dẫn, công nghệ mạng không dây, giá thành thiết bị giảm… đây, chứng kiến kỷ nguyên máy tính cá nhân, tượng nhiều máy tính phục vụ người Trải qua thời gian dài công nghệ tác động lớn đến sống thay đổi cách thức sống, tư duy, làm việc, giải trí Ngày công nghệ điện tử đạt tới trình độ cho phép nhà sản xuất tạo chíp, vi mạch bán dẫn nhỏ gọn đến mức chúng nhúng vào đồ vật mà sử dụng hàng ngày Công nghệ cho phép máy tính giới kết nối với cách dễ dàng, xố nhồ khoảng cách địa lý Hầu hết người đề cập đến thuật ngữ máy tính hình dung máy tính cá nhân máy tính để bàn thơng thường Tuy nhiên sống hàng ngày, nhiều người lại sử dụng “máy tính” cơng nghệ máy tính liên quan chẳng hạn vi xử lý, vi điều khiển họ khơng xem máy tính Các thiết bị thơng thường điện thoại di động, máy nghe nhạc MP3, tivi, máy giặt thường gắn kèm cơng nghệ máy tính Tuy nhiên người sử dụng coi tivi ti vi thông thường khác mà không xem chúng loại máy tính có giao tiếp đặc biệt khác -3- Để giúp hình dung rõ dàng tương lai máy tính sau giai đoạn máy tính cá nhân nay, xem xét số quan điểm bật vấn đề 1.2 Một số quan điểm tương lai máy tính: U U 1.2.1 Quan điểm Mark Weiser: U U Mark Weiser (1952-1999) xem cha đẻ tính tốn khắp nơi, ơng người đưa thuật ngữ “Ubiquitous Computing” (gọi tắt Ubicomp) đề cập tới xu hướng tương lai người lúc không tương tác với máy tính mà thay vào tương tác với tập hợp máy tính nhỏ kết nối mạng với nhau, thơng thường chúng có tính vơ hình diện bên trong vật dụng hay đối tượng mà thấy hàng ngày Công nghệ máy tính đánh giá cơng nghệ vĩ đại mang lại nhiều lợi ích to lớn cho người Tuy nhiên Mark Weiser cho công nghệ tiên tiến huyền thoại trải qua hàng thập kỷ phát triển chúng chưa đạt tới độ chín muồi Để giúp nhìn rõ nhận định ông so sánh việc phát minh máy tính với việc phát minh chữ viết Theo ơng chữ viết coi ví dụ “cơng nghệ thơng tin”: phát minh cho phép lưu giữ nội dung ý tưởng cho việc tra cứu, đọc lại sau này, chữ viết Hiện sử dụng phổ biến rộng khắp mang tính tồn cầu chữ viết xuất khắp nơi tạp chí, tờ rơi, bảng hiệu, nhãn hàng, tường, phím bấm thiết bị, gói hàng thứ người tưởng tượng Điều quan trọng mà khơng nghĩ đến việc đọc viết tìm hiểu thơng tin bảng dẫn, bảng hiệu, thực đơn… Chúng ta xem xét thơng tin cách tự nhiên thay tập trung vào việc phân tích từ ngữ hỗ trợ gì, cách đọc chúng sao… Rõ ràng tình chữ viết dạng phổ biến khắp nơi có tính “ẩn”, nhiên đề cập đến máy tính chúng chưa thể đạt đến mức độ Khi sử dụng máy tính, thường tập trung vào -4- công cụ tập trung vào nhiệm vụ cần hoàn thành Theo Mark Weiser, Ubicomp khơng có nghĩa khắp nơi có máy tính truyền thống mà có máy tính có khả tính tốn khắp nơi, chúng nhúng mơi trường theo cách mà chúng sử dụng cần đến bận tâm đến có mặt chúng, máy tính trở nên rộng khắp chúng âm thầm hỗ trợ người sử dụng thay lại tâm điểm ý Một ví dụ khác Mark Weiser lựa chọn để nhấn mạnh quan điểm động điện, khoảng kỷ trước mô tơ điện trở thành công nghệ cách tân to lớn, thành phần phân xưởng Một mô tơ điện thông qua cấu truyền động thích hợp cung cấp lượng cho hàng tá máy móc thiết bị Ngày thay vào mơ tơ điện trở nên có giá thành rẻ, rẻ đến mức công cụ phổ biến (chẳng hạn khoan, cưa, quạt, máy hút bụi…) có mô tơ bên Trong xe thơng thường, ơng quan sát thấy có tới 20 mô tơ điện, vài số chúng kích hoạt động tác đơn giản người lái xe không quan tâm đến việc mơ tơ điện hoạt động chi tiết Đây ví dụ khác cơng nghệ có tính “trong suốt” phổ biến phía sau thiết bị Trong viết “Máy tính kỷ 21”[15] Mark Weiser đưa P P nhận định máy tính kỷ 21, theo ơng người máy tính hợp thực thể thống Ông mô tả “Các công nghệ biến Chúng liên kết với thành kết cấu sống hàng ngày phân biệt với nhau” Về chất, quan điểm ông tương lai, tồn thiết bị tính tốn khắp nơi mơi trường thực mà người sử dụng không cảm nhận diện chúng Ở phải lưu ý q trình tương tác với máy tính cá nhân chấp nhận rộng rãi phận lớn người sử dụng Các máy tính cá nhân dành -5- nhiều vai trò quan trọng chúng chưa thực mang lại cách thức tính tốn trọn vẹn, thành phần ẩn sống hàng ngày Một cơng nghệ muốn trở nên rộng khắp phải “vơ hình” bối cảnh đồng thời phải liên kết hoạt động tự nhiên người 1.2.2 Quan điểm máy tính vơ hình (Invisible computer) Norman: U U Trong sách “The invisible computer” viết năm 1998, Don Norman phát triển quan điểm Mark Weiser máy tính vơ hình, thăm dị khả thực hóa việc tích hợp thiết bị tính tốn vào sản phẩm thương mại Trong ví dụ đề cập sách Norman quay lại ví dụ trường hợp động điện mà Mark Weiser đề cập tình sử dụng chúng cách phổ biến, ơng lấy ví dụ catalogue quảng cáo từ năm 1918 đề cập cơng dụng động điện ứng dụng gia đình, theo quảng cáo động có thể kết hợp linh hoạt với danh sách vô tận vật dụng khác để giúp người chủ sử dụng thực thi hàng loạt cơng việc phổ biến gia đình chẳng hạn chúng đóng vai trị quan trọng máy hút bụi, quạt điện, máy đánh trứng, máy khâu… Ngày ta thấy khơng cịn phù hợp tháo động máy khâu để gắn vào máy đánh trứng hay thay cho quạt điện hỏng, thay vào điều tự nhiên vật dụng bao gồm động cần thiết động có kích cỡ cơng suất phù hợp gắn cố định vào vật dụng thật khó hình dung cách vài thập kỷ bị thuyết phục việc mua động điện đa trên, chẳng quan tâm đến động đó, điều mà hầu hết thực quan tâm tính vật dụng động Với máy tính ngày theo ơng gặp tình tương tự, hộ gia đình thuyết phục để mua máy -6- tính cá nhân nhằm phục vụ cho nhiều mục đích khác sống hàng ngày chẳng hạn duyệt web, mail, soạn thảo văn bản, quản lý tài chính, xem phim nghe nhạc… tất thao tác giao tiếp với máy tính để thực thi cơng việc thực thơng qua thiết bị vào thơng thường chuột, bàn phím, máy tính cá nhân Norman so sánh dao đa dụng quân nhân Thụy Sĩ sản xuất, sử dụng để thực công việc nhiều công cụ khác nhau, nhiên không giống công cụ cá nhân chun dụng nào, có q nhiều mục đích cơng dụng nên chúng thường khó sử dụng bảo dưỡng đồng thời khó đảm bảo chất lượng cao hầu hết trường hợp sử dụng… ông cho cơng việc hồn thành hỗ trợ tốt ta sử dụng công cụ thiết kế chun biệt cho mục đích Ơng cho để tận dụng khả chia liệu với vật dụng cần có khả gửi nhận thông tin với thông qua liên kết mạng 1.2.3 Một số quan điểm thuật ngữ khác: U U Ngoài hai quan điểm tiểu biểu nêu cịn có số quan điểm khác tương lai máy tính chẳng hạn như: + Pervasive computing: đề cập tới vấn đề máy tính hay thiết bị tính tốn xuất rộng khắp sống hàng ngày Pervasive Computing xem kết hợp máy tính di động (loại máy tính đeo bên người được người sử dụng mang theo) máy tính nhúng mơi trường cố định chúng hiểu tính tốn khắp nơi + Tính toán tự trị (Autonomic computing) Horn đề xuất năm 2000, đề cập đến việc xây dựng hệ thống tự giám sát, tự sửa chữa tự cấu hình Tính tốn tự trị liên quan tới hệ thống tính tốn khắp nơi tận dụng thông tin môi trường hệ thống người sử dụng để hoạt động định -7- Ngồi cịn số quan điểm với tên gọi khác Disappearingcomputer, Ambient intelligence, Proactive computing, Embedded Computing, Sentient computing, … sau chúng nhiều vấn đề công nghệ nghiên cứu phát triển, chất chúng liên quan đến việc mô tả tương tác tương lai người với máy tính nhìn chung chúng tương đối gần gũi với thuật ngữ tính tốn khắp nơi 1.3 Tính tốn khắp nơi thực ảo: U U Đối nghịch với tính tốn khắp nơi, theo Mark Weiser thực ảo (Virtual reality), thực ảo “thế giới thực mang vào máy tính” tính tốn khắp nơi lại “mang máy tính vào giới thực” Theo ông thực ảo dựa mô hình phức tạp giới tồn giới tưởng tượng Mơ hình khơng đơn tồn khơng gian ba chiều mà chúng cịn bao gồm nhiều mô tả tĩnh động mô hình hóa, thực ảo tập trung cơng cụ phức tạp để mô giới ẩn giới mà chúng tồn tại, giới người đặt mơi trường máy tính tạo ra, ngược lại tính tốn khắp nơi người sống giới thực tận dụng khả to lớn máy tính Chẳng hạn số dự án người sử dụng đeo loại kính đặc biệt cảnh nhân tạo, đeo găng tay hay chí mặc đồ đặc biệt để cảm nhận hiệu ứng khiến người sử dụng di chuyển tương tác với đối tượng ảo… Khi độ phức tạp mơ hình tăng lên, ngày nhiều khía cạnh giới thực mô thực ảo, cuối hầu hết thứ xuất giới ảo chí người trở thành vai trò phụ máy tính -8- Vì vậy, dựa mối quan hệ ánh xạ, tác giả đề xuất giao thức nhận dạng cho đối tượng, tức là, HIP mở rộng, để thực việc ánh xạ/ ràng buộc hỗ trợ tính cần thiết việc truyền thông đối tượng Các mối quan hệ ánh xạ để nhận dạng đối tượng: Để nhận dạng đối tượng, T T xem xét mối quan hệ đối tượng host sau đây: Trường hợp host xem đối tượng thìcó mối quan hệ ánh xạ một host đối tượng Hầu hết thiết bị thông tin trường hợp thường máy tính Ví dụ, bạn sử dụng thiết bị điện thoại, thiết bị xem host, cấp cho số điện thoại giống ID dịch vụ lúc đối xử một đối tượng Trường hợp host không xem đối tượng, lúc có mối quan hệ ánh xạ nhiều host vơi nhiều đối tượng Máy chủ nội dụng, thẻ RFID hay Reader, xem thuộc trường hợp Chúng ta xem xét hai loại ánh xạ nhiều sau: T T Ánh xạ trực tiếp (hình 4-13): Một đối tượng lớp ứng dụng truy cập trực tiếp đến host điểm gắn mạng mà Ip bị hủy Một đối tượng nằm đỉnh ngăn xếp giao thức TCP / IP Ví dụ, host bao gồm đối tượng chẳng hạn máy chủ nội dung, host bao gồm nhiều đối tượng đối tượng nên nhận dạng cách sử dụng ID nội dung,… 25T T Ánh xạ gián tiếp (hình 4-14) Một đối tượng lớp ứng dụng truy cập từ xa thơng qua giao diện khơng có IP đến host thời điểm gắn mạng điểm mà IP bị hủy Một đối tượng nằm bên ngồi đính kèm mạng vật lý mà IP bị hủy Ví dụ, host với đối tượng từ xa thẻ RFID, host có nhiều đối tượng từ xa đối tượng cần xác định cách sử dụng mã RFID ,… Trong trường hợp này, đối tượng khơng có IP ngồi ra, ánh xạ gián tiếp 25T T hỗ trợ thêm cho lược đồ di động tiên tiến, chẳng hạn đối tượng di chuyển, điều khiển middleboxes cách rõ ràng gián tiếp có nghĩa tên thực thể không bị gán cho Id lớp thấp nút, sang bên đến vị trí khác, nơi mà trung gian làm chuyển tiếp -94- thông tin liên lạc đến vị trí thực tế thực thể Một ứng dụng đơn giản chế cho phép máy chủ hoạt động đằng sau gateway mà khơng cần cấu hình xác Hình 4-14: Ánh xạ host đối tượng Cấu trúc địa ánh xạ định danh lớp khác có ưu điểm sau đây: Thực định tuyến cách sử dụng thông tin tiền tố mạng T mã nhận dạng cách sử dụng ID dịch vụ Cung cấp kết nối đến thiết bị đầu cuối mà không cần trang bị thêm thiết bị chẳng hạn network Address Translator (NAT) 25T Khả mở rộng với không gian tên lớp mạng hỗ trợ truyền thông đối tượng Hỗ trợ bảo mật cách sử dụng hàm băm HIP,… 4.3.6.3 Phần mở rộng HIP để xác định đối tượng: 25T U U HIP mở rộng: Để hỗ trợ mạng khắp nơi, thực nhận dạng đối tượng cách sử dụng phần mở rộng HIP Kết hợp với việc ánh xạ mối quan hệ hình 3, mở rộng HIP cho đối tượng sau: T Trường hợp 1: Các đối tượng host (ánh xạ trực tiếp) Trong trường hợp hình 4-13, số định danh đối tượng đối tượng định -95- danh host nên gửi đến cho host để thiết lập ánh xạ thông tin định danh host định danh đối tượng Để cung cấp thông tin đối tượng, xây dựng TLV (chẳng hạn Object_ID) Trường hợp 2: đối tượng từ xa (ánh xạ gián tiếp) Trong trường hợp hình 4-14, thơng tin định danh đối tượng thay cho định danh host gửi đến cho host để thiết lập ánh xạ thông tin địa IP định danh đối tượng Từ đó, chúng tơi xây dựng thẻ định danh đối tượng riêng biệt (OIT) gói tin HIP Mỗi OIT nhận dạng dịch vụ nhận dạng thiết bị đầu cuối Định dạng gói tin: Để hỗ trợ cho kiến trúc mở rộng trước cho đối tượng, định dạng gói tin HIP nên mở rộng sau: T Tiêu đề HIP (bao gồm OIT): Thông tin cho đối tượng nên bao gồm T tiêu đề HIP tương ứng với trường hợp cụ thể sau: T Object_id (được xác định từ HOST_ID HIP) -96- Loại Length OI Length DI-type DI Length Object Identity Domain Identifier Được xác định (TBD) Độ dài octet, excluding Type, Length, and Padding Độ dài định danh đối tượng octet Kiểu trường định danh miền Độ dài FQDN2 NAI3 octet Định danh đối tượng thật Định danh nơi gửi P P P P Định danh đối tượng tạo từ ID dịch vụ xác định cho ứng dụng hay dịch vụ riêng biệt Chi tiết thuật toán định dạng khái niệm HIP đề cập tài liêu tham khảo [11] [20] Các định dạng gói tin khác dễ dàng thay đổi theo HIP Trong HIP mở rộng, cần tìm giải pháp bảo mật với nhận dạng đối tượng Đối với việc bảo mật, có cách để giữ cho HOST_ID có thêm vào kiểu định danh miền cho ID đối tượng Trong trường hợp này, sử dụng HIP để kết hợp việc bảo mật Giao thức dùng để kết nối đối tượng: Chúng minh họa bước thực 25T T giao thức gửi gói liệu đến đối tượng ánh xạ / cam kết ràng buộc, thể hình 4-15: Tìm nút đối tượng cần làm việc có Điều địi hỏi việc tìm kiếm đối tượng thiết bị đầu cuối thông qua việc đăng ký ID đối tượng Giải pháp tên cách sử dụng DNS yêu cầu lựa chọn tùy ý Tìm điểm gắn kết mạng mà có nút kết nối Đối với điều này, client nhận thông tin kết nối ID đối tượng địa IP T Tìm đường dẫn từ client đến nhiều đối tượng Client kết nối trực tiếp đến nhiều đối tượng cách sử dụng định tuyến -97- Hình 4-15: Các bước thực kết nối đối tượng Tìm hiểu phần mở rộng HIP: Đối với phần mở rộng HIP, cần tiếp tục xem xét mặt sau đây: 25T Kết hợp bảo mật để tạo mối kết nối bảo mật định danh đối tượng định danh host Hỗ trợ DNS máy chủ rendezous HIP: để hỗ trợ cho sở hạ tầng có, bao gồm DNS máy chủ rendezous HIP, điều cần thiết để xác định thông tin tài nguyên DNS Các thông tin tài nguyên DNS xác định cịn lưu trữ thơng tin định danh đối tượng OIT T Chi phí giao thức: Truyền thơng thời gian thực hạn chế cơng suất kích thước gói tin, truyền nhận datagram nhanh chóng quan trọng Các định danh thông dụng cho đối tượng: Hầu hết định danh cho đối tượng quy định với định dạng khác tùy theo ứng dụng Tuy nhiên, để chứa thông tin tất đối tượng gói tin HIP tương thích với tất cả, cần phải định danh thông dụng quy tắc để điều chỉnh tất đối tượng với định dạng làm quán Đối với trường hợp người dùng cụ thể: HIP cho đối tượng sử dụng điểm mạnh giao thức HIP ban đầu (chưa cải tiến mở rộng) cho trường hợp người sử dụng cụ thể -98- Nhận dạng dựa việc di chuyển tính linh động Định tuyến theo hệ thống có thứ bậc Quản lý địa vị trí multi-homing T Rendezvous dịch vụ (hoặc kỹ thuật) T Dịch vụ DNS Giao thức hIP mở rộng cung cấp giải pháp tích hợp giải pháp cho vị trí cá nhân quản lý thông qua việc nhận dạng đặt tên đánh địa bao gồm đăng ký ID, theo dõi vị trí, kiểm sốt di động cách linh động bảo T T mật cách sử dụng dịch vụ mạng sau đây: Dịch vụ quản lý nhận dạng (IDM) để quản lý chu kỳ nhận dạng thời gian thực cho đối tượng bao gồm quản lý ID nhất, thuộc tính, ủy quyền, sách phân quyền bảo mật phù hợp Dịch vụ quản lý vị trí phục vụ cho việc dị tìm vị trí thời gian thực, giám sát, xử lý thông tin đối tượng di chuyển với quản lý chuỗi cung ứng Dịch vụ ID kết nối mạng (n-ID) để cung cấp dịch vụ truyền thông kích hoạt tiến trình nhận dạng bắt đầu thông qua việc đọc định danh từ định danh lưu trữ trước chẳng hạn thẻ RFID, nhãn mã vạch, thẻ thông minh,… 25T Các dịch vụ kết nối mạng home để quản lý việc nhận dạng đối tượng host host từ xa cách sử dụng thẻ RFID, cảm biến nơi,… 4.4 Kết luận: T U U Nhiệm vụ U-Lib hỗ trợ người dùng truy cập nơi đâu, xác định vị trí, biến đổi cung cấp nhiều dạng thông tin khác nhau, hỗ trợ đa ngôn ngữ thông qua Internet World Wide Web Sự phát triển công nghệ cho phép U-Lib nhiều cách thức mang tính sáng tạo cung cấp tài ngun thơng tin, dịch vụ Xác định đối tượng cho mạng Ubiquitous -99- Trong phần này, tác giả giải thích khái niệm phổ biến đối tượng kết nối mạng bao gồm đối tượng truyền thông quy định đặt tên giải vấn đề cho đối tượng nhận dạng Để sử dụng hIP cho mạng phổ biến, tác giả đề xuất kiến trúc mở rộng chế HIP theo mối quan hệ ánh xạ host đối tượng Ngoài ra, tác giả cung cấp định dạng gói tin xem xét cho phần mở rộng HIP liên quan đến đối tượng Các đề xuất giải pháp cung cấp kết nối cho tất đối tượng sử dụng, nhận dạng đối tượng môi trường kết nối mạng rộng khắp sử dụng để quản lý vị trí, dịch vụ ID mạng 25T T T Giải pháp ứng dụng mơ hình tính tốn khắp nơi dựa cơng nghệ RFID cho việc quản lý thư viện có số ưu điểm nhược điểm sau: Ưu điểm: Không cần tiếp xúc trực diện với tài liệu: Công nghệ RFID, cho phép máy đọc nhận dạng tài liệu khoảng cách xa từ vài mét đến vài trăm mét tùy loại thẻ Kết hợp chức an ninh chức nhận dạng tài liệu (thông qua thơng tin có thẻ: số đăng ký cá biệt, môn loại, ): hệ thống RFID, thẻ RFID đảm nhiệm hai chức năng: chức an ninh nhận dạng tài liệu Mượn/Trả nhanh chóng: Cơng nghệ RFID hỗ trợ tối đa việc tự động hóa q trình mượn/trả tài liệu: hỗ trợ mượn/trả khơng có can thiệp thủ thư Bạn đọc mượn lúc với nhiều tài liệu cách dễ dàng, việc hệ thống sử dụng mã vạch thực Phân loại tự động tài liệu: thẻ RFID cho phép lưu nhiều thơng tin khác có môn loại tài liệu, giúp cho việc phân loại tài liệu cách tự động sơ Khả an ninh: Cơng nghệ RFID có khả phát tài liệu với khoảng cách xa không gian chiều khả chống trộm an tồn có độ tin cậy cao -100- Kiểm kê nhanh chóng: với hệ thống RFID, có khả quét nhận thông tin từ sách cách nhanh chóng mà khơng cần phải dí sát máy gom di động vào sách di chuyển sách khỏi giá Với việc sử dụng công nghệ không dây, kết nối liệu kiểm kê với trực tiếp máy chủ sử dụng phần quản trị thư viện, cho phép không cập nhật thông tin kiểm kê mà cịn cho phép biết vị trí tài liệu giá sách Độ bền thẻ cao: độ bền thẻ RFID cao so với mã vạch khơng tiếp xúc trực tiếp với thiết bị khác, thẻ RFID sử dụng 100.000 lượt mượn/trả trước bị hỏng Khả kết nối truy cập: người dùng kết nối trung cập vào hệ thống thơng qua nhiều thiết bị truy cập nơ đâu, lúc mà không bị hạn chế không gian thời gian Khả lưu trữ: Nếu thư viện truyền thống bị giới hạn không gian vật chất để lưu trữ sách U-Lib có khả lưu trữ thông tin nhiều với nhiều chủng loại tài liệu khác Khả quản lý: Mơ hình tính tốn khắp nơi sử dụng cơng nghệ RFID hỗ trợ rốt cho việc quản lý thư viện hệ thống xác định xác nhận đối tượng đăng nhập vào hệ thống đâu, thiết bị truy cập tài liệu nào… Nhược điểm: Chi phí đầu tư cịn cao: nhược điểm lớn cản trợ việc ứng dụng RFID thẻ RFID có giá khoảng 30-35 cent (khoảng 7.000 VNĐ)/thẻ Ngoài ra, trang thiết bị khác máy đọc, cổng an ninh, máy gom di động, phần mềm cho công nghệ RFID cao Dễ bị ăn cắp thẻ: thẻ RFID gắn lộ phần bên trang bìa sau sách dễ bị bạn đọc bóc Khơng đọc được: máy đọc khơng thể nhận tín hiệu từ tài liệu bọc kín bên lớp kim loại Đây điểm yếu của RFID mà dễ bị kẻ trộm khai thác -101- Sở hữu trí tuệ quyền: thư viện truyền thống, quyền sở hữu tài liệu quan trọng; U-Lib, quyền sở hữu trí tuệ, cụ thể quyền tác giả hay quyền quan trọng Do khả nhận truyền tín hiệu khoảng cách xa thẻ RFID người ta e ngại sử dụng công nghệ RFID đe dọa đến thơng tin cá nhân có thẻ, tình trạng tài liệu bị chép, lấy cắp xảy Dịch vụ mạng: U-Lib sử dụng hệ Internet (Ipv6), mạng UltraBand công nghệ WiMax công nghệ tảng sở hạ tầng mạng nước ta chưa theo kịp công nghệ giới Với tảng giải pháp công nghệ đề xuất trên, Thư viện Trường Dự bị Đại học Dân tộc Trunng ương Nha Trang vượt qua bốn tường thư viện thư viện bình thường để để trở thành U-Lib Đồng thời giải pháp cơng nghệ áp dụng cho thư viện khác Các giải pháp tác giả đưa nhằm góp phần xây Thư viện Trường Dự bị Đại học Dân tộc Trung ương Nha Trang thành thư viện đại, góp phần đáp ứng nhiệm vụ trị mà Đảng Nhà nước giao phó – đào tạo em dân tộc người dải đất Diên hải Miền trung -102- TỔNG KẾT Các kết đạt luận văn: Luận văn trình bày tổng quan tính tốn khắp nơi đề cập đến nội dung quan điểm số nhà khoa học hàng đầu mơ hình máy tính tương lai, số nghiên cứu tiêu biểu ban đầu Tính tốn khắp nơi trung tâm nghiên cứu Xerox PARC, nghiên cứu triển khai Ubicomp… Về kiến trúc, luận văn nêu kiến trúc tính tốn khắp nơi phần cứng, phần mềm, middleware… đồng thời trình bày số cơng nghệ công nghệ Calm, công nghệ RFID, công nghệ GPS, cơng nghệ 4G, cơng nghệ nano… cho tính tốn khắp nơi Sau tác giả đưa giải pháp (mang tính minh họa) để triển khai mơ hình tính tốn khắp nơi sử dụng cơng nghệ RFID quản lý thư viện Trường Dự bị Đại học Dân tộc Trung ương Nha Trang Tác giả hy vọng luận văn giúp ích cho quan tâm đến lĩnh vực nghiên cứu triển khai mô hình tính tốn khắp nơi có tranh tổng hợp khái niệm, kiên trúc công nghệ liên quan đến lĩnh vực Hướng nghiên cứu phát triển: Tiếp tục cứu mơ hình tính tốn khắp nơi mơ hình có tiềm tương lai gần Vấn đề triển khai áp dụng Việt Nam Tính tốn khắp nơi lĩnh vực quan tâm nghiên cứu triển khai nhiều trường đại học trung tâm giới Ở Việt Nam năm gần tíến hành nghiên cứu triển khai mơ hình nhiên số lượng nghiên cứu triển khai Việt Nam cịn chủ yếu hình thức tổng hợp mang tính lý thuyết số ứng dụng chưa rộng khắp -103- Trong tương lai không xa, với công nghệ mới, việc nghiên cứu triển khai tính tốn khắp nơi hứa hẹn mang lai nhiều tiện ích cho người dùng dịch vụ y tế, tìm đường đi, hỗ trợ khẩn cấp… đặc biệt triển khai ứng dụng giáo dục -104- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Abowd, G.D (1999) Software Engineering Issues for Ubiquitous Computing In Proceedings of the 21st international conference on Software engineering (ICSE’99) ACM Press, pp 75–84 [2] Alan Clements, University of Teesside, Middlesbrough TS1 3BA, England (2009), Work in Progress - Computer Architecture Meets Ubiquitous Computing [3] Axel Kupper (2005), Location-Based Services Fundamentals and operation, John Wiley & Sons Ltd, England [4] Danail Dochev, Ivo hristov (2006), Ubiquitous Characteristics and Mobile Learning Applications Technological Solutions [5] Fred Mtenzi O'Shea Brendan, RFID: An Ideal Technology for Ubiquitous Computing? [6] Friedemann Mattern (2001), The Vision and Technical Foundations of Ubiquitous Computing [7] Gyu myoung Lee, Jun Kyun Choi, and Taesoo Chung, “Address structure for supporting ubiquitous networking using IPv6,” the 10th International Conference on Advanced Communication Technology, pp 1088~1090,February 2008 [8] Heer, Varjonen, “HIP Certificates,” IETF Internet-Draft, draft-ietf-hip-cert00.txt, work in progress, October 2008 Lee, Eung-Bong (2003) Ubiquitous Computing & Digital Library The 6th Digital Library Conference (December 9, 2003) [9] Himanshu Bhatt, Bill Glover, nhà xuất O'Reilly, tháng 1- năm 2006, RFID Essentials [10] Jim Lichtenberg, ALA Midwinter Report: IFC Draft guidelines, RFId in Libraries Blog, January 31, 2006, http://libraryrfid.org/wordpress/ -105- [11] Judith Symonds, Ubiquitous and Pervasive Computing: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications [12] Jeffrey hightower and Gaetano Borriello (2001), A survey and taxonomy of location sensing systems for ubiquitous computing, UW CSE 01-08-03, Department of Computer Science and Engineering, University of Washington, Seattle, WA [13] Jeffrey Hightower and G Borrielo (2001), Location Sensing techniques, University of Washington, Computer Science and Engineering, Technical Report UW-CSE-2001 [14] Jeffrey Hightower and Gaetano Borriello (2001), Location systems for ubiquitous computing, IEEE Computer, 34(8), pp 57-66 [15] Mark Weiser (2002), The Computer for the 21st Century, iEEE pervasive Computing, pp 19-25 [16] Weiser, Mark; Rich Gold and John Seely Brown (1999) The origins of 12T T T ubiquitous computing research at PARC in the late 1980s IBM systems journal [17] Mark Weiser (1993), Some computer science issues in ubiquitous computing, CACM, 36(7), pp 74-83 [18] Poslad, Stefan (2009), Ubiquitous Computing Smart Devices, Smart 1T T Environments and Smart Interaction Wiley ISBN 978-0-470-03560-3 T T T T T [19] R Moskowitz, and P nikander, "Host Identity Protocol (HIP) Architecture", RFC 4423, May 2006 [20] R Moskowitz, P Nikander, P Jokela, and T Henderson, "Host Identity Protocol", RFC 5201, April 2008 [21] Roy Want and Trevor pering Intel Research, Santa Clara Gaetano Borriello University of Washington and Intel Research, Seattle Keith I Farkas Compaq -106- Western Research Laboratory IEEE PERVASIVE Computing 2002, Disappearing Hardware [22] Soraya Kouadri Mostefaoui, Advances in Ubiquitous computing: Future Paradigms and Directions [23] Vesa Kautto, Middleware for Pervasive Computing, HUT, Telecommunications Software and Multimedia Laboratory [24] Xiaolin Meng , Alan Dodson , Terry Moore , Gethin Wyn Roberts Ph.D (2007), Innovation: Ubiquitous Positioning [25] Lê ngô Minh Đức RFID 301 - Một cách nhìn cẩn trọng sử dụng RFID thư viện//Bản tin Thư viện – Công nghệ Thông tin tháng 12/2008.- (lược dịch từ 3M Whitepapers) [26] Light Reading Mobile - 4G/LTE — Ericsson, Samsung Make LTE Connection T — Telecom news Analysis [27] Nanotechnology: the growing impact of shrinking computers, http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=1593564 [28] Teliasonera First To Offer 4G Mobile Services The Wall Street Journal 2009T T T 12-14 http://online.wsj.com/article/BT-CO-20091214-707449.html 40 13T 40T [29] http://www.elec.qmul.ac.uk/people/stefan/ubicom/index.html T T T [30] http://en.wikipedia.org/wiki/Kiwi [31] http://ieeexplore.ieee.org/xpl [32] http://nano.xerox.com [33] http://www.parc.com [34] http://sandbox.xerox.com/ubicom [35] http://www.tslab.ssvl.kth.se [36] http://www.ubiq.com -107- T TĨM TẮT LUẬN VĂN (Từ khóa: tính tốn khắp nơi, kiến trúc, cơng nghệ, giải pháp) Mục đích luận văn nghiên cứu tổng hợp khái niêm, kiến trúc công nghệ cho tính tốn khắp nơi • Tổng quan tính toán khắp nơi đề cập đến nội dung quan điểm số nhà khoa học hàng đầu mơ hình máy tính tương lai, số nghiên cứu tiêu biểu ban đầu tính tốn khắp nơi trung tâm nghiên cứu Xerox Parc, nghiên cứu triển khai Ubicomp…… • Trình bày kiến trúc cơng nghệ cho tính tốn khắp nơi • Tính tốn khắp nơi có sử dụng cơng nghệ RFID • Đề xuất giải pháp ứng dụng mơ hình tính tốn khắp nơi dựa cơng nghệ RFID cho Thư viện Trường Dự bị Đại học Dân tộc Trung ương nha trang -108- ... ngữ tính tốn khắp nơi 1.3 Tính tốn khắp nơi thực ảo: U U Đối nghịch với tính tốn khắp nơi, theo Mark Weiser thực ảo (Virtual reality), thực ảo “thế giới thực mang vào máy tính? ?? tính tốn khắp nơi. .. làm tăng thêm tiện ích máy tính tới sống người, mơ hình cơng nghệ tính tốn khắp nơi (Ubiquitous Computing) ví dụ điển hình Ubiquitous Computing (Ubicomp) mơ hình máy tính, sử lý thơng tin triệt... cho cụm từ “Ubbiquitous Computing? ?? Hình 1-1 Mark Weiser đưa nhằm mô tả rõ quan điểm ông đối lập tính tốn khắp nơi thực ảo 1.4 Các nghiên cứu tính tốn khắp nơi (ubiquitous computing) trung U tâm